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硅橡膠阻燃劑填料
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-1-11 21:33:54 |
硅橡膠阻燃劑填料之陶瓷化阻燃技術(shù)。通過向硅橡膠中添加燃燒后能促進(jìn)陶瓷層生成的物質(zhì)，如含硅無機(jī)填料等來達(dá)到阻燃的目的。含硅無機(jī)填料主要包括云母、硅灰石、蒙脫土、玻璃熔塊等。它們的阻燃機(jī)理主要是凝固相的物理作用，促進(jìn)陶瓷層的生成和穩(wěn)定，關(guān)鍵是降低陶瓷化溫度、增加陶瓷層的質(zhì)量和強(qiáng)度。蒙脫土和云母還可以利用其片層結(jié)構(gòu)起到物質(zhì)阻隔、吸附大分子和限制其運(yùn)動(dòng)、促進(jìn)交聯(lián)及提高大分子穩(wěn)定性等作用。
硅橡膠阻燃劑填料之云母及其復(fù)配填料。云母是硅橡膠最受歡迎的阻燃填料之一，尤其是從兼顧電學(xué)性能和機(jī)械性能考慮，可用于電纜包覆層。云母對(duì)硅橡膠的阻燃作用被認(rèn)為與以下機(jī)理有關(guān)：(1)陶瓷化機(jī)理。在高溫下云母自身或與其他阻燃劑相互作用，在燃燒聚合物表面形成堅(jiān)硬且連續(xù)的陶瓷層，起阻隔作用，增加燃燒殘留物產(chǎn)量，降低熱釋放速率。(2)云母片層表面吸附硅橡膠分子鏈，提高硅橡膠的交聯(lián)程度，限制鏈段運(yùn)動(dòng)，提高分子穩(wěn)定性，抑制鏈節(jié)的轉(zhuǎn)移反應(yīng)，增加殘留物的產(chǎn)率。(3)片層狀結(jié)構(gòu)的阻隔及增加聚合物黏度的作用減緩了物質(zhì)和熱量的傳輸速率。
硅橡膠阻燃劑填料之蒙脫土。蒙脫土能有效提高硅橡膠的熱分解溫度，減緩硅橡膠的燃燒反應(yīng)，促進(jìn)陶瓷層生成。由于蒙脫土納米分散產(chǎn)生的納米效應(yīng)、表面缺陷和表面性質(zhì)等，它也有一定的催化或捕捉活性自由基的作用，有利于保持材料穩(wěn)定性，并對(duì)生成陶瓷層的反應(yīng)有利。
硅橡膠阻燃劑填料之硅灰石。在硅橡膠中加入硅灰石可提高其阻燃性能，如增加自熄性、降低熱釋放速率、促進(jìn)生成和增強(qiáng)陶瓷層，同時(shí)還可以提高其在高溫下的尺寸穩(wěn)定性。研究表明，將粒徑5~15μm、長徑比大于15的硅灰石與疏水白炭黑、少量炭黑、交聯(lián)劑和催化劑加入到室溫硫化硅橡膠中，制備了阻燃防火封裝材料。該化合物具有低的熱釋放速率，并且燃燒后能形成堅(jiān)固炭層。如加入42.3%的硅灰石、1.5%的炭黑、少量氣相法白炭黑和硅氧烷基封端的聚硅氧烷可制成在50KW/m2熱流下熱釋放速率峰值僅為85KW/m2、燃燒后熱失重僅為28%的密封劑。
納米有機(jī)蒙脫土與其他阻燃劑的協(xié)同阻燃技術(shù)。納米尺度的層狀OMMT分散于橡膠中起到了局部限制聚合物分子鏈活動(dòng)性的作用，受限聚合物鏈段比聚合物自由鏈段具有更高的熱分解溫度；層狀OMMT還可作為物理交聯(lián)點(diǎn)，使復(fù)合材料燃燒時(shí)更容易保持初始形狀，減少熔滴現(xiàn)象。
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此外，OMMT的良好氣液阻隔性能，不僅使位于燃燒表面的層狀OMMT可阻隔因聚合物分解而產(chǎn)生可燃?xì)怏w向燃燒界面擴(kuò)散，且可延緩?fù)饨缪鯕膺M(jìn)一步進(jìn)入材料內(nèi)部的速度，起到延緩燃燒的作用。
阻燃橡膠制品已滲透到日常生活、航空航天各領(lǐng)域，推廣使用阻燃橡膠，對(duì)易燃和可燃材料進(jìn)行阻燃處理，對(duì)材料的可燃性進(jìn)行客觀準(zhǔn)確的評(píng)估，對(duì)無鹵、高效、低煙、低毒的阻燃橡膠進(jìn)行研究與開發(fā)勢在必行，也是一種發(fā)展趨勢。通過開發(fā)出具有良好阻燃性能和力學(xué)等綜合性能的橡膠，必將進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
MMT在燃燒過程中結(jié)構(gòu)被破壞，在燃燒后的聚合物表面形成多層的硅酸鹽納米復(fù)合炭層，此炭化作用形成的致密炭層結(jié)構(gòu)起到了很好的傳質(zhì)屏障作用，從而提高了復(fù)合材料的阻燃能力。MMT復(fù)合材料的阻燃機(jī)理主要有基于化學(xué)反應(yīng)(如環(huán)化、芳構(gòu)化、交聯(lián))的成炭機(jī)理、MMT表面富集機(jī)理和自由基捕獲機(jī)理等。
許妃娟等人證明，單獨(dú)添加有機(jī)改性蒙脫土(OMMT)時(shí)硅橡膠不具有阻燃性；只有同時(shí)添加其它阻燃劑時(shí)才能賦予硅橡膠良好的阻燃性，且其熱穩(wěn)定性比添加蒙脫土原土好。
L.Yang等人以HTV硅橡膠和OMMT納米復(fù)合材料為原料、Mg(OH)2和微膠囊紅磷(RP)為協(xié)效阻燃劑、氣相法白炭黑為補(bǔ)強(qiáng)劑，采用熔融共混法制備了無鹵阻燃硅橡膠。
研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)OMMT用量為1份、Mg(OH)2用量為25份、RP用量為5份時(shí)，硅橡膠的起始熱解溫度比純硅橡膠提高了129.3℃，氧指數(shù)達(dá)31.1％，阻燃級(jí)別達(dá)到UL94V-0級(jí)；而只添加25份Mg(OH)2和5份RP的硅橡膠的氧指數(shù)為29％。
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